一種agv的電池更換控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種AGV控制系統(tǒng)，更具體地說，它涉及一種AGV的電池更換控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人搬運(yùn)車(Automated Guided Vehicle，簡稱AGV)，指裝備有電磁或光學(xué)等導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車，以可充電之蓄電池為其動力來源。一般可透過電腦來控制其行進(jìn)路線以及行為，或利用電磁軌道(electromagnetic path-following system)來設(shè)立其行進(jìn)路線，電磁軌道黏貼於地板上，無人搬運(yùn)車則依循電磁軌道所帶來的訊息進(jìn)行移動與動作。
[0003]目前的AGV都是采用自動充電的方式續(xù)航，當(dāng)電量不足時，會向地面控制系統(tǒng)發(fā)出充電請求，在得到允許后，前往充電站自動充電，在充電期間，AGV地面控制系統(tǒng)不會向此AGV分配任何任務(wù)。然而，采用自動充電的方式具有以下缺陷:(I)充電期間，AGV無法投入使用，降低了 AGV的使用率；(2)為了加快充電速度，一般都采用快速充電方式，這樣的充電方式對電池以及充電器的要求極高，一旦電池或者充電器質(zhì)量不過關(guān)，容易出現(xiàn)充電故障，引發(fā)安全隱患，另外，采用快充的方式，對電池的損耗也較大，降低了電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以自動并快速為AGV更換電池的方案，從而能夠提高AGV的利用率，以及避免充電事故，具體方案如下:
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種AGV的電池更換控制系統(tǒng)，包括AGV、電池更換站以及地面控制系統(tǒng)，所述AGV的尾部設(shè)有電池槽，所述AGV內(nèi)部設(shè)有用于將電池從電池槽推出的第一推送機(jī)構(gòu)，所述AGV內(nèi)部還設(shè)有備用電池，所述電池更換站包括導(dǎo)引裝置和電池更換裝置，所述導(dǎo)引裝置在AGV電量不足時，導(dǎo)引AGV進(jìn)入電池更換站，所述電池更換裝置包括控制器、底架、設(shè)置于底架上的電池槽托架以及用于驅(qū)動電池托架在底架上并沿水平方向往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)受控于所述控制器，所述控制器與地面控制系統(tǒng)通信連接，所述電池槽托架上等間隔設(shè)置有若干與AGV的電池槽對應(yīng)的電池接收槽，所述電池接收槽內(nèi)設(shè)置有充電裝置，所述充電裝置與控制器通信連接，所述電池托架上設(shè)置有用于將電池從電池接收槽內(nèi)推出的第二推送機(jī)構(gòu)。
[0005]進(jìn)一步的，所述第一推動機(jī)構(gòu)包括第一氣缸和固定于第一氣缸的活塞桿上的第一推板，所述第一推板可在第一氣缸的驅(qū)動下在電池槽內(nèi)部并沿電池槽的深度方向往復(fù)運(yùn)動，所述第一氣缸受控于AGV內(nèi)部的車載控制系統(tǒng)。
[0006]進(jìn)一步的，所述第二推動機(jī)構(gòu)包括第二氣缸和固定于第一氣缸的活塞桿上的第二推板，所述第二推板可在第二氣缸的驅(qū)動下在電池接收槽內(nèi)部并沿電池接收槽的深度方向往復(fù)運(yùn)動，所述第二氣缸受控于所述控制器。
[0007]進(jìn)一步的，所述導(dǎo)引裝置包括電磁軌道和更換位地標(biāo)，所述更換位地標(biāo)設(shè)置于電磁軌道的末尾，所述AGV上設(shè)有用于檢測更換位地標(biāo)的第一傳感器，所述第一傳感器與AGV的車載控制系統(tǒng)通信連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述底架上設(shè)有與所述更換位地標(biāo)對應(yīng)的接收位標(biāo)識，所述電池接收槽上設(shè)有用于檢測所述接收位標(biāo)識的第二傳感器，所述第二傳感器與控制器通信連接。
[0009]進(jìn)一步的，充電裝置包括充電底座和充電控制模塊，所述充電控制模塊與控制器通信連接。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種AGV的電池更換控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
51:當(dāng)AGV電量低時，向地面控制系統(tǒng)發(fā)送請求信號，地面控制系統(tǒng)控制導(dǎo)引裝置，將AGV引導(dǎo)至電池更換站內(nèi)的更換位置，使得AGV的電池槽與未裝有電池的電池接收槽對接；
52:AGV內(nèi)的車載控制系統(tǒng)切換至備用電池供電模式，并控制第一推送機(jī)構(gòu)將電池槽內(nèi)的低電量的電池推出至該電池接收槽內(nèi)，該低電量的電池完全進(jìn)入該電池接收槽內(nèi)后，該電池接收槽內(nèi)的充電裝置對該低電量的電池充電，并向控制器發(fā)送BUSY信號，當(dāng)電池充滿電后，充電裝置向控制器發(fā)送STANDBY信號；
53:控制器在接收到BUSY信號后，控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動電池槽托架在底架上移動合適的距離，使得裝有滿電量的電池的電池接收槽與AGV的電池槽對接；
54:控制器控制第二推送機(jī)構(gòu)將滿電量的電池推入AGV的電池槽內(nèi)。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟SI中，當(dāng)已經(jīng)有AGV處于更換位置時，導(dǎo)引裝置引導(dǎo)當(dāng)前發(fā)送請求信號的AGV至處于更換位置的AGV的后方，等待更換。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟3中，控制器在接收到BUSY信號后，確定與當(dāng)前發(fā)送BUSY信號的充電裝置所在的電池接收槽距離最近的且裝有充滿電的電池的電池接收槽，并根據(jù)兩者的距離以控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動電池槽托架移動，使該裝有充滿電的電池的電池接收槽與AGV的電池槽對接。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟S2中，若當(dāng)前不存在充滿電的電池，則第一推送機(jī)構(gòu)不動作。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明摒棄了AGV通過自動充電來續(xù)航的方式，改為通過自動更換電池的快速續(xù)航方式，從而削減了 AGV的充電時間，以提高AGV的利用率。另外，由于采用的是更換電池的方法，那么就能夠避免因快速充電而導(dǎo)致的充電事故。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中AGV的示意圖；
圖3為本發(fā)明中AGV的簡易剖視圖；
圖4為本發(fā)明中AGV內(nèi)主電池和備用電池的切換原理圖；
圖5至圖6為本發(fā)明中電池更換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明中電池接收槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:1、AGV, 11、電池槽，12、第一氣缸，13、第一推板，2、電池更換站，21、底架，22、電池槽托架，23、電池接收槽，24、伺服電機(jī)，25、絲桿，26、絲桿支撐座，27、第二氣缸，28、第二推板，29、滑軌，30、接近開關(guān)，31、金屬塊，4、電磁軌道，5、充電底座，51、彈性金屬觸頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參照圖1至圖7對本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0018]參照圖，一種AGVI的電池更換控制系統(tǒng)，包括AGV1、電池更換站2以及地面控制系統(tǒng)，當(dāng)AGVl低電量時，地面控制系統(tǒng)控制AGVl進(jìn)入電池更換站2進(jìn)行電池更換。
[0019]值得說明的是，地面控制系統(tǒng)的主要功能是對AGVl系統(tǒng)中的多臺AGVl單機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配，車輛管理，交通管理，通訊管理等。由于地面控制系統(tǒng)是現(xiàn)有的技術(shù)，因此，本實(shí)施例不再贅述其具體的控制原理。
[0020]參照圖2和圖3，為了方便電池的裝取，在AGVl的尾部設(shè)有電池槽11，以及在AGVl內(nèi)部相應(yīng)地設(shè)有用于將電池從電池槽11推出的第一推送機(jī)構(gòu)，在本實(shí)施例中，該第一推動機(jī)構(gòu)包括第一氣缸12和固定于第一氣缸12的活塞桿上的第一推板13，第一推板13可在第一氣缸12的驅(qū)動下在電池槽11內(nèi)部并沿電池槽11的深度方向往復(fù)運(yùn)動，另外，該第一氣缸12受控于AGVl內(nèi)部的車載控制系統(tǒng)。
[0021]另外，為了不讓AGVl在更換電池時斷電，在AGVl內(nèi)部還設(shè)有備用電池，相應(yīng)地，在AGVl的車載控制系統(tǒng)中集成了電源管理模塊，該電源管理模塊包括充電電路和電源切換電路，AGVl的電池槽11內(nèi)的電池作為主電池，能夠通過充電電路向備用電池充電；另外，當(dāng)主電池和備用電池同時存在時，電源切換電路將供電方式切換為主電池供電，而當(dāng)AGVl在更換電池的過程中，電源切換電路將供電方式切換為備用電池供電。具體切換原理可參考圖4，像這種主電池和備用電池之間切換供電的控制技術(shù)，為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)，因此，本實(shí)施例不再贅述電源管理模塊的具體電路結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0022]本實(shí)施例中，電池更換站2包括導(dǎo)引裝置和電池更換裝置。其中，導(dǎo)引裝置用于在AGVl電量不足時，在地面控制系統(tǒng)的監(jiān)控下，導(dǎo)引AGVl進(jìn)入電池更換站2內(nèi)的更換位置，而電池更換裝置則用于自動為AGVl更換電池以及對更換下來的低電量電池進(jìn)行充電。
[0023]具體地，上述的導(dǎo)引裝置包括電磁軌道4和更換位地標(biāo)，更換位地標(biāo)即目前較為成熟的“地標(biāo)磁釘”，將更換位地標(biāo)設(shè)置于電磁軌道4的末尾，相應(yīng)地，在AGVl上設(shè)有用于檢測更換位地標(biāo)的第一傳感器(即磁導(dǎo)航傳感器)，該第一傳感器與AGVl的車載控制系統(tǒng)通信連接。由于AGVl通過電磁軌道4導(dǎo)航已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，因此，本實(shí)施例不再贅述其【具體實(shí)施方式】和原理。
[0024]參照圖5和圖6，上述的電池更換裝置包括控制器、底架21和設(shè)置于底架21上的電池槽托架22，本實(shí)施例中，在底架21上鋪設(shè)兩根滑軌29，同時在電池槽托架22底部安裝有與滑軌29滑移配合的滑座。另外，驅(qū)動機(jī)構(gòu)受控于控制器，以驅(qū)動電池托架在底架21上并沿水平方向往復(fù)運(yùn)動，而該控制器則與地面控制系統(tǒng)通信連接，從而受到地面控制系統(tǒng)的監(jiān)控。
[0025]參照圖5和圖6，在本實(shí)施例中，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)24、絲桿25、絲桿支撐座26和安裝于電池槽托架22底部的并與絲桿25配合的螺母，其中，伺服電機(jī)24和絲桿支撐座26分別安裝于底架21的兩端，而絲桿25的一端與伺服電機(jī)24的轉(zhuǎn)軸固定連接，另一端穿過螺母后活動連接于絲桿支撐座26。因此，控制器通過控制伺服電機(jī)24正、反轉(zhuǎn)，就能夠驅(qū)動電池槽托架22在底架21上滑動。
[0026]另外，在電池槽托架22上等間隔設(shè)置有若干與AGVl的電池槽11對應(yīng)的電池接收槽23，參照圖5和圖6，電池接收槽23為前后貫穿設(shè)置，這里的對應(yīng)，是指在離地高度、外形和尺寸都相同，另外，電池接收槽23的數(shù)量在此設(shè)置為但不僅限為6個，其中，僅有5個預(yù)先放置有充滿電的電池，也就是說需要留出一個空位供AGVl換下來的低電量的電池占用。
[0027]另外，為了方便對更換下來的低電量的電池進(jìn)行充電，特別地，在每一個電池接收槽23內(nèi)均設(shè)置有充電裝置，該充電裝置包括充電底座5和充電控制模塊，從圖7中可以看至IJ，該充電底座5設(shè)置于電池接收槽23靠近地面的側(cè)壁上，而充電底座5的上